手術(shù)機(jī)器人控制系統(tǒng)及手動(dòng)操縱裝置的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)與醫(yī)學(xué)科學(xué)的交叉發(fā)展，各種用途的醫(yī)用機(jī)器人正在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。其中，由于骨具有剛性結(jié)構(gòu)、不易變形的特點(diǎn),計(jì)算機(jī)捕獲的骨骼圖像與術(shù)中實(shí)際解剖結(jié)構(gòu)的符合率高,重復(fù)性好,因此機(jī)器人輔助手術(shù)技術(shù)特別適用于骨科手術(shù)。顱頜面外科由于解剖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和治療目的的特殊性，必須以最小的創(chuàng)傷完成精準(zhǔn)的操作。目前光學(xué)導(dǎo)航技術(shù)已基本解決了手術(shù)操作規(guī)劃和術(shù)中精確測(cè)量，但傳統(tǒng)的手術(shù)方法由于人手動(dòng)作的不穩(wěn)定可能帶來(lái)誤差和損傷。而機(jī)器人的

2、運(yùn)動(dòng)具有高度準(zhǔn)確性和可靠性，而且可具有微創(chuàng)等顯著優(yōu)點(diǎn)。因此機(jī)器人在截骨、磨削、固定等需要高精度、高穩(wěn)定性的操作中能起到很好的輔助作用。
　　論文整體設(shè)計(jì)了骨科手術(shù)輔助機(jī)器人系統(tǒng)，重點(diǎn)完成骨科手術(shù)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，介紹了控制系統(tǒng)的模塊劃分以及模塊之間的信息傳輸，并且結(jié)合光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)骨科手術(shù)輔助機(jī)器人在顱頜面骨科手術(shù)中的配準(zhǔn)技術(shù)做了簡(jiǎn)要介紹。控制系統(tǒng)主要包括嵌入式中央控制模塊、多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、液晶觸摸屏人機(jī)交互模

3、塊以及各傳感器和控制開(kāi)關(guān)。文章著重闡述了控制系統(tǒng)硬件及控制電路的設(shè)計(jì)，其中包括運(yùn)動(dòng)控制器和伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外，論文研發(fā)出一種新型的多自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人示教方式，即通過(guò)手動(dòng)操縱裝置完成“手把手”示教功能，該方式由主刀醫(yī)師親自操作，簡(jiǎn)單、高效、低錯(cuò)誤率。論文最后對(duì)機(jī)器人空間定位精度進(jìn)行測(cè)試以及手動(dòng)操縱裝置性能進(jìn)行驗(yàn)證，主要是針對(duì)于操縱桿機(jī)械性能和手動(dòng)操縱裝置動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試，考察手動(dòng)操作裝置是否適合作為骨科手術(shù)輔助機(jī)器人的“手把手”示教裝置